Các rãnh ghi và các sector là gì?

Một rãnh ghi (track) là một vòng đơn dữ liệu trên một mặt đĩa. Nhiều rãnh ghi đĩa riêng biệt có thể lưu trữ nhiều hơn một megabyte dữ liệu, điều này sẽ rất không hiệu quả nếu bạn chỉ sử dụng chỉ để lưu các tập tin nhỏ.

Vì lý do đó, các rãnh ghi được chia ra thành vài bộ phận được đánh số, được gọi là các sector. Các sector này tương ứng với các miếng hình cung của rãnh ghi.

Các loại ổ đĩa khác nhau tách các rãnh ghi của chúng thành các số sector khác nhau, tùy thuộc vào mật độ của rãnh ghi. Ví dụ, các định dạng đĩa mềm sử dụng 8-36 sector cho mỗi rãnh ghi, mặc dù các ổ cứng thường lưu dữ liệu ở mật độ cao hơn và ngày nay về mặt vật lý có thể đạt 2,000 sector hoặc nhiều hơn cho mỗi rãnh ghi. Các sector được tạo ra bởi quy trình định dạng tiêu chuẩn trong một hệ thống PC có công suất 512 byte đã từng trở thành một tiêu chuẩn trong suốt quá trình lịch sử của máy PC. Một hiện tượng thú vị của tiêu chuẩn PC là để tương thích với hầu hết các BIOS và trình điều khiển cũ, các trình điều khiển thường thực hiện lệnh phiên dịch nội bộ, do đó chúng ngụy tạo có 63 sector ở mỗi rãnh ghi khi được định vị ở chế độ CHS (cylinder, head, sector).

Các sector trên một rãnh ghi được đánh số bắt đầu từ 1, không giống như các đầu từ hoặc các cylinder được đánh số bắt đầu từ 0. Ví dụ, một đĩa mềm 1.44MB chứa 80 cylinder được đánh số từ 0 đến 79 và hai đầu từ được đánh số 0 và 1, trong khi mỗi rãnh ghi trên mỗi cylinder có 18 sector được đánh số từ 1 đến 18.

Khi một đĩa được định dạng, chương trình định dạng tạo ra các vùng ID trước và sau mỗi dữ liệu của sector mà bộ điều khiển đĩa dùng cho đánh số sector và xác định đoạn bắt đầu và kết thúc của mỗi sector. Các vùng này đi trước và theo sau mỗi vùng dữ liệu của sector, tiêu thụ một số tổng dung lượng lưu trữ của đĩa. Điều này giải thích sự khác biệt giữa một dung lượng đĩa được định dạng và chưa được định dạng. Lưu ý rằng hầu hết các ổ cứng hiện đại được bán ra đã được định dạng trước và chỉ quảng cáo các dung lượng đã được định dạng. Dung lượng chưa được định dạng thường không được đề cập đến nữa. Sự phát triển thú vị khác là nhiều ổ đĩa mới sử dụng cái được gọi là định dạng sector không-ID (No-ID sector formatting), có nghĩa là các sector được ghi lại mà không có đánh dấu ID trước và sau mỗi sector. Do đó. nhiều đĩa có thể được sử dụng cho các dữ liệu thực tế.

Mỗi sector trên đĩa thường có một phần tiền tố, hoặc đầu từ (header), xác định điểm khởi đầu của sector và chứa số sector, cũng như một phần hậu tố, hoặc bộ dò (trailer), chứa một kiểm tra tổng (giúp đảm bảo tình trạng nguyên vẹn của nội dung dữ liệu). Nhiều ổ đĩa máy tính mới bỏ qua đầu từ này và có cái được gọi là ghi không-ID (No-ID recording), cho phép nhiều không gian hơn cho dữ liệu thực. Với kỹ thuật ghi không-ID. Điểm bắt đầu và kết thúc của mỗi sector được đặt thông qua thời gian đồng hồ định trước.

Mỗi cung từ chứa 512 byte dữ liệu. Quá trình định dạng cấp thấp thông thường gắn các byte dữ liệu vào một vài giá trị cụ thể. như F6h (hex), hay một số mẫu kiểm tra lặp lại khác được các nhà sản xuất ổ đĩa sử dụng. Một số mẫu còn làm cho các thiết bị điện tử trên ổ đĩa khó mã hoá và giải mã hơn, do đó các mẫu này được sử dụng khi các nhà sản xuất kiểm tra ổ đĩa trong quá trình định dạng ban đầu. Một mẫu kiểm tra đặc biệt có thể gây ra lỗi cho bề mặt mà một mẫu dữ liệu bình thường sẽ không hiển thị. Theo cách này, các nhà sản xuất có thể xác định một cách chính xác hơn các sector biên trong suốt quá trình kiểm tra.

Lưu ý:

Loại định dạng đĩa đã thảo luận ở đây là một định dạng vật lý hay định dạng cấp thấp, không phải là định dạng cao cấp mà bạn vẫn thường làm khi dùng chương trình FORMAT dựa trên DOS hệ điều hành Window.

Các đầu từ và bộ dò sector độc lập hệ điều hành, hệ thống tập tin và các tập tin được lưu trên ổ đĩa. Ngoài các bộ đầu từ và bộ dò vết, các kẽ hở cũng tồn tại trong các sector, giữa các sector trên mỗi rãnh ghi, giữa các rãnh ghi nhưng không có kẽ hở nào chứa không gian dữ liệu có thể dùng được. Những kẽ hở được tạo ra trong quá trình định dạng cấp thấp khi quá trình ghi bị tắt vài giây. Chúng làm cùng chức năng như việc có kẽ hở không âm thanh giữa các bài hát được ghi âm vào một băng cassette. Các tiền tố, hậu tố và các kẽ hở là nguyên nhân của các không gian bị mất giữa dung lượng đĩa chưa được định dạng và dung lượng đĩa đã được định dạng. Ví dụ, một đĩa mềm (3 1/2”) 4MB (chưa được định dạng) khi được định dạng sẽ có dung lượng 2.88MB, một đĩa mềm (chưa được định dạng) 2MB có một dung lượng đã được định dạng 1,44MB và một loại ổ cứng cũ dung lượng chưa được định dạng 38MB (ví dụ. Seagate ST-4038) khi được định dạng sẽ có dung lượng chí 32MB. Bởi vì các ổ cứng ATA/ IDE và SCSI mà bạn mua ngà) nay đã được định dạng cấp thấp tại nhà máy, các nhà sản xuất bây giờ chỉ quảng cáo cho các dung lượng đã được định dạng. Mặc dù vậy, gần như tất cả các ổ đĩa sử dụng một số không gian dành riêng để quản lý dữ liệu sẽ được lưu trên ổ đĩa. Vì vậy. mặc dù trước đó tôi đã nêu rằng mỗi sector đĩa có kích cỡ 512 byte, tuyên bố này về mặt kỹ thuật là không đúng. Mỗi sector cho phép lưu trữ 512 byte dữ liệu, nhưng vùng dữ liệu chỉ là một phần của sector. Mỗi sector trên đĩa thường chiếm tới 571 byte và chỉ có 512 byte có khả năng lưu trữ dữ liệu người dùng. Con số thực của các byte bỏ sung yêu cầu cho đầu từ và bộ dò sector có thể thay đổi tuỳ theo ổ đĩa. Như đà đề cập trước đó. mặc dù nhiều ổ đĩa hiện đại bây giờ sử dụng một sắp xếp theo hệ thống ghi không-ID hầu như loại ra các lưu trữ bên trên của các thông tin đầu từ sector.

Bạn có thể thấy chúng hữu ích khi nghĩ mỗi sector như là một trang trong cuốn sách. Trong một cuốn sách, mỗi trang có chứa văn bàn, nhưng văn bản không dàn hết trong toàn trang; hay đúng ra, mỗi trang có lề đầu trang, lề dưới trang, lề trái trang và lề phải trang. Thông tin như là các tiêu đề chương (các số rãnh ghi và cylinder) và số trang (các số sector) được đặt vào các lề trang. Các vùng “lề trang” của một sector được tạo ra trong quá trình định dạng cấp thấp. Quá trình định dạng cũng gán vào vùng dữ liệu của mỗi sector các giá trị giả. Sau khi bạn thực hiện một định dạng cấp cao trên đĩa, hệ thống tập tin của PC có thể ghi vào vùng dữ liệu của mỗi sector, nhưng thông tin đầu từ và bộ dò sector không thể bị biến đổi trong hoạt động ghi bình thường trừ khi đĩa được định dạng cấp thấp lại.